并联型有源电力滤波器的Matlab仿真

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基于MATLAB的有源滤波器的设计与仿真

基于MATLAB的有源滤波器的设计与仿真对并联型有源电力滤波器的控制方法进行研究，应用MATLAB软件建立了仿真模型，利用SimPower工具箱谐波电流检测方法进行建模和仿真。

在simulink 环境下，对提出的定时比较控制方法和并联型APF抑制谐波效果进行了仿真实验。

标签：MATLAB；有源电力滤波器；仿真近年来，电力电子技术发展的越来越快，其发展的重大障碍是电力电子装置的谐波污染问题。

目前在主要采用被动型谐波抑制方案来抑制谐波，本文对并联型有源电力滤波器进行研究，应用MATLAB软件建立了仿真模型。

1 有源电力滤波器(APF)有源电力滤波器一般可分为：并联型APF、串联型APF和串并联混合型APF,其一般由检测回路，控制回路和主电路构成，理论上讲，有源滤波器可以对任意谐波电流进行补偿，并联有源滤波器其与系统相并联，可等效为一受控电流源，通过适当控制APF可产生与负载谐波大小相等、方向相反的谐波电流，从而将电源侧电流补偿为正弦波[1]。

2 并联有源滤波器2.1 谐波电流检测原理及仿真模型设立谐波电流检测利用ip、iq运算方式，该方法用一锁相环和一正、余弦发生电路得到与电源电压同相位的正弦信号sin wt和对应的余弦信号-cos wt，这两个信号与ia、ib、ic一起计算出有功分量电流ip和iq无功分量电流，经低通滤波器LPF滤波得出ip、iq的直流分量ip、iq对应于三相电流中的基波正序分量，再经过2/3 变换，得到三相电流基波正序分量[2]。

负载电流发生模块source，三项/两项变换模块C32，运算模块C，两项/三项变换模块C23以及低通滤波器构成了其主要的仿真模型[3]，其中各模块所需元件可在simulink模块库中找到，比如交流电源，电压、电流测量模块，RLC 串联电路，电感元件，三相桥式整流器。

图1 ip、iq运算方式检测谐波电流的整体仿真模型2.2 三项并联型有源电力滤波器仿真图2 三项并联型有源电力滤波器仿真2.3 仿真结果谐波检测电路采用基于瞬时无功功率理论的ip、iq检测法的工作原理，使用MATLAB中SIMULIINK仿真模块。

并联型有源滤波器原理及MATLAB仿真

并联型有源滤波器原理及MATLAB仿真作者：吴彬邓晓红来源：《中国新通信》2014年第10期【摘要】有源电力滤波器（Active Power Filter，缩写为APF）是近年来治理电力系统谐波污染非常有效的装置。

阐述了有源电力滤波器的基本原理，分析了并联型三相三线制APF 结构，对APF系统的谐波检测和PWM控制方法进行了仿真，验证了APF的有效性。

【关键词】有源电力滤波器电流检测 PWM控制一、介绍随着电力电子技术的发展，电网的谐波污染日益严重，电能质量严重下降。

由于电力电子装置的功率因数很低，无功功率增大，造成设备容量增加、设备及线损增大，而谐波可降低设备寿命、对设备的工作造成严重的干扰、在电网中引起局部的谐振，造成继电器保护和自动装置误动作等[1]。

进而也大大降低了电网的效率。

有源电力滤波器因具有良好的谐波补偿效果而越来越受到人们的重视。

APF与传统的无源滤波器相比，具有响应速度快、能够实现动态连续补偿的特点。

其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等、极性相反的补偿电流，从而使电网电流不含谐波分量[2]。

本文将首先建立有源滤波器的等效模型，重点介绍谐波电流提取和PWM脉冲产生的过程并以此为基础建立MATLAB仿真，验证试验效果。

二、有源滤波器的结构和等效模型本文主要针对并联型有源滤波器，其单相等效电路图可表示如下：其中，il=is+ic，Zs为电源内部等效阻抗，有源滤波器等效为一个谐波电流源。

如从控制系统的角度讲，APF又可以大致分为谐波检测模块，PWM控制模块以及主逆变器模块。

谐波电流检测模块用来检主电路测瞬时无功电流和谐波电流并提取谐波电流，将其检测信号作为有源滤波器的控制信号，去驱动PWM控制模块产生驱动脉冲去驱动主逆变器，当主回路有谐波电流时，主逆变器产生和谐波电流大小相等，方向相反的补偿电流，从而抵消谐波电流。

因此从本质上说，传统的滤波技术都是防范性的，被动性的，有什么干扰源尽量去滤除干扰，而有源滤波技术则是主动性的，针对各种干扰信号，设法产生与之相反的信号，达到恢复信号本来面目的目的，这正是有源滤波器技术优越性的体现。

并联型有源电力滤波器的仿真及软件设计的开题报告

并联型有源电力滤波器的仿真及软件设计的开题报告一、研究背景及意义随着电力质量的要求越来越高，功率电子设备引起的电磁干扰和谐波越来越重要。

为了解决这个问题，有源电力滤波器作为一种有效的方式受到了广泛关注。

有源电力滤波器是一种由电源端的电子开关器和控制电路、滤波元件、并联式逆变器等组成的滤波器，可有效地抑制谐波和其他短时波形干扰。

并联型有源电力滤波器由于其能够实时响应电网的负载需求，因此在工业运行中获得广泛应用。

在现代交流电力系统中，为了满足市场需求，需要开发具有高性能的电力滤波器。

因此，深入研究并联型有源电力滤波器是非常有意义的。

二、研究内容和方法本文将主要研究并联型有源电力滤波器的仿真及软件设计，研究内容包括以下几个方面：1. 建立并联型有源电力滤波器的模型，分析其工作原理、电路结构和参数设计。

2. 借助MATLAB/Simulink软件，建立并联型有源电力滤波器的仿真模型，分析其电路性能、控制策略和参数设置。

3. 借助C语言编程，进行并联型有源电力滤波器的控制器设计，实现滤波器的自适应控制功能。

4. 对仿真结果和实验结果进行对比分析，验证本文设计的并联型有源电力滤波器的控制算法的有效性和可靠性。

重点研究方法包括理论分析、电路仿真、软件和硬件调试等。

三、预期成果和意义通过本文的研究，将得到以下成果：1. 建立了并联型有源电力滤波器的电路模型，并分析了其工作原理和参数设计方法。

2. 借助MATLAB/Simulink软件，建立了并联型有源电力滤波器的仿真模型，验证了其电路性能和控制策略的正确性。

3. 借助C语言编写控制器程序，实现了并联型有源电力滤波器的自适应控制功能。

4. 经过仿真和实验对比验证，本文所提出的并联型有源电力滤波器的控制算法在其抑制谐波性能、稳定性、可靠性等方面有较好的表现。

本文研究的成果对提高工业电力品质，优化电力系统的运行和可靠性，促进工业现代化具有重要的意义。

基于Matlab有源电力滤波器APF的仿真研究_姚淼

目前，对有源电力滤波器的研究越来越广泛。

一方面，研究者众多，不仅有高等院校、研究所，而且也有许多电力局、大型企业等；另一方面，研究涉及谐波检测方法、控制策略、PWM 波的形成等有源滤波技术的各个方面，对谐波检测控制方法和谐波检测电路的实现方法研究尤其活跃，出现了许多新的方法，这些方法都是旨在提高谐波检测的实时性和检测精度，因为谐波检测方法及谐波检测电路的实时性和检测精度对有源电力滤波器的滤波性能起着决定性的作用。

本文将使用Simulink 来建立并联型有源电力滤波器的仿真模型，然后对仿真结果进行分析。

1有源电力滤波器的原理及分类1．1有源电力滤波器的基本原理有源电力滤波器分为串联型和并联型两种。

串联型有源滤波器是向串联变压器副边注入基波补偿电流。

使串联变压器对电网基波电流呈低阻抗。

对谐波电流呈高阻抗。

从而抑制谐波；并联型有源滤波器是向电网注入与负载的无功和谐波电流大小相等、方向相反的电流来补偿无功和抑制谐波。

并联型有源电力滤波器的系统框图如图1所示（电感、电容等电路元件均包含在主电路中），其工作原理为：指令电流运算电路在检测到负载电流后，通过运算把负载电流信号中的谐波电流、无功电流及负序电流和零序电流检测出来,然后把这些电流信号转换成相应的变流器触发信号，再通过电流跟踪控制电路形成触发脉冲去驱动变流器，使变流器产生的电流为上述电流之和，极性相反，再回注入电网，则电网中的谐波电流、无功电流、负序电流和零序电流被抵消为零，只剩下基波有功正序电流。

1．2有源电力滤波器的分类有源电力滤波器分类的方法很多，可以按照接入电网的方式、变流电路的结构、补偿系统的相数、补偿对象交直流性来分类。

按接入电网的方式分为并联型、串联型和混合型；按变流电路的结构分为电流型和电压型；按补偿的相数可以分为单相、三相三线、三相四线；按补偿对象交直流性分为直流APF 和交流APF 。

根据APF 与电力系统的连接方式可将其分为并联型、串联型及串－并联混合型。

并联型有源电力滤波器Matlab仿真研究

ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰａｒａｌｌｅｌＡｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＦｉｌｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＭａｔｌａｂＳＵＮＢａｉ－ｊｕｎ，ＳＨＩＨｏｎｇ，ＤＡＩＱｉａｎ — ｋｕｎ
ｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｉｓａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｈａｍｏｒｎｉｃｓｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｉｓｒｅａｌｉｚｅｄｂａｓｉｃａｌｌｙ．
令运算电路、补偿电流跟踪电路、驱动电路、主电路等。当只需补偿谐波电流时，指令运算电路从负载电流中分离谐波电流指令信号，跟踪电路根据指令信号输出ＰＷＭ脉冲信号驱动主电路的功率开关。补偿电流与
装置是一个非线性控制系统，对它进行精确的理论分
析是比较困难的。计算机仿真研究可以加深对规律的认识和理解；仿真参数选择对系统实现具有参考价值。
１并联型ＡＰＦ原理及数学模型
目前，有源电力滤波器按接入系统方式分成四大类Ｊ。并联型ＡＰＦ结构如图１所示，主要包括谐波指
・
１３８・
《测控技术｝２０１４年第３３卷第２期

孙百军，施宏，戴钱坤
２１４０６３）（中航工业雷达与电子设备研究院，江苏无锡
摘要：采用有源电力滤波器（ＡＰＦ）治理谐波污染是一个明显趋势。介绍并联型ＡＰＦ工作原理，建立了其数学模型。在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｋ仿真环境下，基于瞬时无功功率理论的ｉＦｉ谐波检测法和电压、电流双闭环结构，对控制系统进行了仿真建模。实验结果表明仿真建模准确，基本实现了谐波抑制。关键词：有源电力滤波器；Ｍａｔｌａｂ；谐波检测；仿真建模中图分类号：ＴＭ７４３文献标识码：Ａ文章编号：１０００— ８８２９（２０１４）０２— ０１３８— ０５

并联型有源电力滤波器的仿真分析

并联型有源电力滤波器的仿真分析摘要:电网污染越来越严重，电力谐波的实时抑制变得越来越重要。

有源电力滤波器(APF)是80年代以来兴起的性能较好的谐波抑制装置，是比较热门的研究领域。

本文介绍了有源电力滤波器工作原理，分析了基于瞬时无功功率理论的p-q 谐波电流检测法，详细介绍了三角波比较控制方式。

为了验证各种检测方法和控制方法的正确性，本文用MATLAB/SIMULINK 中的电力系统模块SimPowerSystems 对整个有源电力滤波器进行了仿真研究。

该系统仿真模型结果准确，验证了谐波检测方法和控制方法的有效性，能实时反映系统的动态过程变化。

关键词：谐波电流；有源电力滤波器；谐波抑制第1章概述1.1 课题研究的背景在电力系统中，由于电力电子装置和非线性负载的广泛应用，使电网电压和电流波形发生畸变产生谐波[1]。

谐波使得电能的产生、传输和利用效率降低，谐波对电力系统环境造成了污染，而且谐波对电网的污染也日趋严重[4]。

改善电力系统的供电电能质量，减少电力部门的经济损失具有非常重要的意义，是一项相当重要的技术储备。

1.2 谐波的产生及危害国际上公认谐波定义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波倍数。

电网谐波来源于三个方面：其一是电源质量不高产生谐波；其二是输电网产生的谐波；其三是用电设备产生的谐波。

其中以用电设备产生的谐波最多[4]。

谐波对电力系统以及电子设备产生极大的危害，主要是：1、恶化绝缘条件，缩短设备寿命，在较高频率的谐波电场作用下，绝缘的局部放电加剧，介质损耗增加，致使温升提高；当电压畸变波形出现尖顶波时，还增加了局部放电强度，从而降低绝缘寿命。

2、使电网中的元件产生附加的谐波损耗，如使电动机引起附加损耗、发热增加，过载能力、实用寿命和效率降低；另外降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的三次谐波电流流过中性线会导致中线过热甚至发生火灾。

1.3 谐波的抑制方法有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和改善功率因数的新型电力电子装置，它能对频率和幅值都发生变化的谐波和无功进行补偿，弥补了无源电力滤波器的不足，具有比无源电力滤波器更好的补偿性能，是一种理想的抑制谐波和改善功率因数的装置。

MATLAB应用于并联型电力有源滤器的仿真研究

真模型，应用ＭＴＡＡＬＢ中的电力系统仿真工具箱对该模型进行了仿真。仿真结果表明，计的电力有源滤波器设
能够有效检测出高次谐波分量，可以消除谐波分量，同理论分析一致。关键词：电力有源滤波器；电力系统谐波；控制；ＴＡＭＡＬＢ仿真中图分类号：Ｔ４Ｍ５文献标识码：Ａ文章编号：１００２—１６（０７００５６３２０）４－２９一ｏ４
ａｅｈｇｒｅａｍｎｃｃｎｔｕｎｄｅｉｎｔｉｗｉｏｅｅｃｉｅｒｔａａａｓ．ｒｉｏｄｒｒｏｉｏｓｔｅｔｌａ，ｈｃｉｃｈｒｅｗｔｔｏｅｃｌｉｈｈｉｎａｍｉｅｔｈｓｎｈｈｉｌｎｙｓ
维普资讯
第２９卷
第４期
黑龙江电力
２０年８月０７
ＭＡＴＡＢ应用于并联型电力Ｌ有源滤器的仿真研究
凌季平，高沁翔
（北京交通大学电气工程学院，北京１０４）００４
摘
要：通过对并联型有源滤波器的系统结构和工作原理的分析，了单相并联型电力有源滤波器电路的仿建立

具有暂态和冲击特性的无功、谐波及三相不平衡
采用单位功率因数的控制策略进行有源滤波器设计，并应用ＭＴＡＡＬＢ进行仿真验证。
等问题最具有前途的方法之一。并联型电力有源
滤波器是一种最基本的形式，也是目前应用最为
收稿日期：２００６—１ —２１０
作者简介：凌季平（９０，，１８一）女硕士研究生，研究方向为数字供配电系统。

并联型有源滤波器的原理和simulink仿真

d-q坐标变换检测法是在d—q-O坐标变换的理论基础上简化而来，d—q一0变换(也称Park变换)的实质就是将静止的abc坐标系变成按顺时针方向旋转的d—q 一0坐标系。其旋转角速度为abc三相电流中的基波角频率。经d—q一0变换后， abc坐标系下的三相对称正序基波电流、电压分量转换为在d—q一0坐标系下的直流分量。而其余需要补偿的谐波在d—q一0坐标系则呈现交流分量，这为谐波检测和补偿分量分离提供了方便。设三相电压为
图2-1 2.2电路结构和控制原理并联型APF主要由两大部分组成，谐波及无功电流检测电路和补偿电流发生电路。而补偿电流发生电路由补偿电流控制电路、驱动隔离电路和主电路3 个部分构成。电路结构如图2-2所示
图2-2 2.2.1 APF 谐波和无功电流检测方法准确、实时地检测出电网中瞬态变化的畸变电流是APF进行精确补偿的关键。谐波电流检测方法主要有以下几种: 模拟带通滤波器( 或陷波器) 检测法、基于频域分析的快速傅里叶变换FFT( Fast Fourier Transformation) 检测法、基于现代控制理论的检测法、瞬时波形比较法、自适应检测法和基于瞬时无功功率理论的检测法。其中, 常用的是基于瞬时无功功率理论的检测法, 目前, 该方法在三相APF 的电流检测方法中占主导地位。
图 4-2 低通滤波后的 dq0 坐标下的电压 Ud 、Uq 和电流 Id、Iq。
图 4-3 上图中，第一行是负载电流，第二行是基波有功分量，第三行是应当补偿的电流量。
五、参考文献
[1] 肖湘宁,徐永海.电能质量问题剖析[J].电网技术,2001, 25(3):66-69。 [2] 严干贵,姜齐荣,黄民聪.未来的用户电力技术[J].电力系统自动化,2002(1):62-69。 [3] 姜齐荣,赵东元,陈建业.有源电力滤波器——结构·原理·控制[M].北京: 科学出版社,2005:28-37。 [4] 王兆安,杨君,刘进军,王跃.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社,2006,第二版:40-49。 [5] 李增国,丁祖军,梅军. 基于 d—q 坐标的谐波与无功电流检测方法及仿真分析.电力自动化设备,2009(71)。

基于Matlab的并联有源电力滤波器的仿真

鹏（１９８４一），男，安徽铜陵人，铜陵学院电气工程学院教师，硕士，研究斌．
≯ －术应用。
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—
１０８— —
《桐凌譬虎事锨），２０１４年第２期
的。主电路采用电压型交流器，在变流器的直流侧接有
出现会带来一系列的危害，如：是电网耗损增加，谐波使
（１ — １１
（１－２）（１－３）
电能利用率下降，电网的可靠性下降，会对电网上的电气设备进行干扰，同时也会对计算机通信系统及自动控
制系统产生干扰囹。如果想解决谐波污染问题，一般会有两种解决的思路：一是改造电力电子装置本身，如采用
仿真模型，并进行了仿真实验，结果显示搭建的并联电力有源滤波器的仿真模型对谐波有很好的滤波效果关键词：Ｍａｔｌａｂ；并联电力有源滤波器；谐波；仿真
中图分类号：ＴＮ７１３．８文献标识码：Ａ文章编号：１６７２ — ０５４７（２０１４）０２ — ０１０８ — ０３
这些主要针对电力电子装置产生的谐波：二是使用专门的谐波补偿装置对谐波进行补偿［４１。
１．并联有源电力滤波器的工作原理并联型有源电力滤波器的基本工作原理是检测
２．ＭＡＴＬＡＢ仿真模型的建立
滤波器的阶数设定为二阶。在这里将３／２相变

基于MATLAB的并联型有源滤波器三角载波电流控制的仿真

１引言．
ｆ谐波电流检测方式在ＭＴＡ中的实现模型如图１ＡＬＢ。ｅ
随着电力电子装置的广泛应用，各种非线性负载引起的电网电流波形畸变和功率因数降低造成了对电网的污染，严重影响了电力系统本身的质量。解决电网污染问题的有效手段之一，是在用户端加装就滤波器。常见的滤波器包括无源滤波器、源滤波器以及混合滤波有器。有源电力滤波器是一种应用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等、极性相反的补偿电流，电网电流只含基波分使量。这种方法采用开关变换器消除谐波电流，服了无源滤波器的缺克点，其有无源滤波器无可比拟的优势，因此越来越受到人们的关注。２有源滤波器的基本原理．２１．基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法瞬时无功功率理论中的有功功率、功功率的定义是建立在瞬时无值的基础上的，它计算的是当前时刻的有功功率、功功率。采用瞬时无无功功率理论计算有功功率和无功功率，滞后时间主要是由信号计算和处理引起的，因此它具有较高的实时性，以满足有源电力滤波器这可类实时性要求很高的电力电子装置，同时瞬时无功功率理论不仅适用正弦波，而且适用于非正弦波和任何过渡过程的情况。以此理论为基础，计算谐波电流，常用的有ｐ理论和ｆ方法。ｑ谐波检测Ｐ方式由于需要利用电网电压计算瞬时功率，ｑ当电网电压发生畸变时，导致检测的谐波电流有误差；会而ｆ检测方式不直接。对功率进行分解，因此不需要检测电网电压值，避免了由于电网电压畸变引起的检测误差。在三相电路中，设三相电流的瞬时值为ｉ，ｉ，ｉ，它们由基波和谐波成分组成，表达式为：

基于MATLAB仿真的并联有源滤波器

APPLICATION OF A SHUNT ACTIVE POWER FILTER TO COMPENSATE MULTIPLE NON-LINEAR LOADSTABLE OF CONTENTS:1.ABSTRACT2.INTRODUCTION3.SHUNT ACTIVE POWER FILTER OPERATION3.1 Series Inductance3.2 Direct Control of the Grid Current3.3 Ramp time Current Control4. A SHUNT ACTIVE POWER FILTER WITH HARMONIC VOLTAGESOURCING LOADS4.1 Compensation for Harmonic Voltage Sources4.2 Series Inductance XL5. A THREE-PHASE SHUNT ACTIVE POWER FILTER WITH MULTIPLENON-LINEAR LOADS5.1 Mixed-Type Harmonic Sources And Unbalanced loads5.2 DC Bus6. CONCLUSION7. REFERENCESABSTRACTIn this paper, the implementation of a shunt active power filter with a small series reactor for a three-phase system is presented. The system consists of multiple non-linear loads, which are a combination of harmonic current sources and harmonic voltage sources, with significant unbalanced components. The filter consists of a three-phase current-controlled voltage source inverter (CC-VSI) with a filter inductance at the ac output and a dc-bus capacitor. The CC-VSI is operated to directly control the ac grid current to be sinusoidal and in phase with the grid voltage. The switching is controlled using ramptime current control, which is based on the concept of zero average current error. The simulation results indicate that the filter along with the series reactor is able to handle predominantly the harmonic voltage sources, as well as the unbalance, so that the grid currents are sinusoidal, in phase with the grid voltages and symmetrical.2. INTRODUCTIONNon-linear loads, especially power electronic loads, create harmonic currents and voltages in the power systems. For many years, various active power filters (APF) have been developed to suppress the harmonics, as well as compensate for reactive power, so that the utility grid will supply sinusoidal voltage and current with unity power factor.Conventionally, the shunt type APF acts to eliminate the reactive power and harmonic currents produced by non-linear loads from the grid current by injecting compensating currents intended to result in sinusoidal grid current with unity power factor. This filter has been proven to be effective in compensating harmonic current sources, but it cannot properly compensate for harmonic voltage sources. Many electronic appliances, such as switched mode power supplies and electronic ballasts, are harmonic voltage sources. A voltage sourcing series active power filter is suitable for controlling harmonic voltage sources, but it cannot properly compensate for harmonic current sources.In many cases, non-linear loads consist of combinations of harmonic voltage sources and harmonic current sources, and may contain significant load unbalance (ex. single phase loads on a three phase system). To compensate for these mixed non-linear loads, a combined system of a shunt APF and a series APF can be effective .In this paper, a combination of a grid current forcing shunt APF with a series reactor installed at the Point of Common Coupling (PCC) is investigated to handle the harmonic and unbalance problems from mixed loads ( Figure 1).Figure 1. Active Power Filter configuration3. SHUNT ACTIVE POWER FILTER OPERATIONThe three-phase shunt active power filter is a three-phase current controlled “voltage source inverter” (CC-VSI) with a mid-point earthed, split capacitor in the dc bus and inductors in the ac output .Conventionally, a shunt APF is controlled in such a way as to inject harmonic and reactive compensation currents based on calculated reference currents. The injected currents are meant to “cancel” the harmonic and reactive currents drawn by the non-linear loads. However, the reference or desired current to be injected must be determined by extensive calculations with inherent delays, errors and slow transient response.3.1 Series InductanceA key component of this system is the added series inductance XL(see Figure 2), which is comparable in size to the effective grid impedance, ZS. Without this inductance (or a series active filter), load harmonic voltage sources would produce harmonic currents through the grid impedance, which could not be compensated by a shunt APF. Currents from the APF do not significantly change the harmonic voltage at the loads. Therefore, there are still harmonic voltages across the grid impedance, which continue to produce harmonic currents..3.2 Direct Control of the Grid CurrentIn this scheme (see Figure 1), the CC-VSI is operated to directly control the ac grid current rather than it’s own current. The grid current is sensed and directly controlled to follow symmetrical sinusoidal reference signals in phase with the grid voltage. Hence, by putting the current sensors on the grid side, the grid current is forced to behave as a sinusoidal current source and the grid appears as a high-impedance circuit for harmonics. By forcing the grid current to be sinusoidal, the APF automatically provides the harmonic, reactive, negative and zero sequence currents for the load, following the basic current summation rule:igrid = iAPF + i loadThe sinusoidal grid current reference signal is given by:iref = k vgrid-1where vgrid-1 is the fundamental component of the grid voltage, and k is obtained from an outer control loop regulating the CC-VSI dc-bus voltage.Figure 2. Circuit equivalent for harmonics3.3 Ramp time Current ControlThe performance and the effectiveness of the filter are enhanced by the use of the ramp time current control technique to control the CC-VSI. The principle operation of ramp time current control is based on the concept of zero average current error (ZACE). In this application, the current error signal is the difference between the actual grid current and the desired/reference grid current waveform.4. A SHUNT ACTIVE POWER FILTER WITH HARMONIC VOLTAGE SOURCING LOADS4.1 Compensation for Harmonic Voltage SourcesTo show a compensation for harmonic voltage sources, a simulation was conducted using circuit constants from the literature based on a three-phase ac system with a grid voltage of 400V-50Hz, a 60kW diode rectifier load with dc filter capacitor, a filter inductance (Linv) of 0.45mH (5.3%), ZS of 1.8%, and XL of 1.8%, without a high frequency filter. The circuit equivalent from the harmonic point of view is shown in Figure 2.The three-phase shunt APF successfully forces sinusoidal current from the grid, as shown in Figure 3(a) and 3(b). In doing this, the APF compensates the harmonic voltages because the load harmonic voltage in Figure 3(c) appears across XL in Figure 3(d). These same harmonic voltages appear in the inverter voltage in Figure 3(e) and across the inverter inductance in Figure 3(f). Thus, the load harmonic voltages do not appear across ZS and load harmonic currents are not created through this grid impedance. Also, assuming the grid voltage harmonics are negligible, the ac grid voltage at the PCC will be sinusoidal.Figure 4 shows that when XL is reduced to 0.5%, the filter cannot suppress the harmonics properly, so that the grid currents are still distorted and contain significant amount of harmonics. The load harmonic voltage cannot be removed completely by the harmonic voltage on XL, because the inverter cannot produce sufficient harmonic voltage to compensate load harmonic voltage. Then, harmonic voltages still occur across grid impedance. As a result, the inverter loses its controllability; and the compensation by the active filter cannot be accomplished.4.2 Series Inductance XLThere are several ways to determine the size of XL. It is suggested that the minimum value of XL is 6%. The XL is used for a different purpose and not related to harmonic voltage type loads.The practical choice of XL is that it should be as small as possible to minimize cost. Furthermore, if the APF can directly force the grid current to be sinusoidal, the voltage at the PCC will have similar characteristics to the grid (except very small fundamental voltage drop and very small phase shift). In order to make the loads operate in the similar operating point to which they were connected directly to the grid, then the size of XL should be chosen close to ZS XS in per-unit value (usually the resistance of the grid impedance is very small compared to its inductance).From the above simulation, it is proven that with the XL = 1.8%, the compensation is successful. The value of XL could be lower than 1.8% provided that minimum di/dt of Linv exceeds the maximum di/dt permitted by the inductance XL. Otherwise, the value of Linv has to be reduced. However, decreasing the Linv will increase the high switching frequency ripple in the ac grid currents.Fig.3 Simulation results for XL=1.8% a)I grid b)I grid spectrumFigure 3. Simulation results for XL = 1.8%; (c) spectrum of V load harmonics, (d) V on XL, (e) V output CC-VSI, (f) V on filter inductance, (g) V at PCC5. A THREE-PHASE SHUNT ACTIVE POWER FILTER WITH MULTIPLE NON-LINEAR LOADSBy directly controlling the grid current, a three-phase shunt APF can be provided for all non-linear loads at the PCC instead of compensating each load individually. The system is simpler and more efficient because only one current sensor for each phase is located in the grid side.Figure 4. Simulation results for XL = 0.5% ; (a) Igrid, (b) Igrid spectrumFigure 4. Simulation results for XL = 0.5%; (c) spectrum of V load harmonics,(d) V on XL, (e) V output CC-VSI, (f) V on filter inductance, (g) V at PCCFrom the preceding explanation, the shunt APF with a series reactor can compensate the harmonic voltage sources in the loads. This filter combination can also succeed for harmonic current sources. In this case, the reactor will function to limit the slope of the falling and rising edges of the load current . For mixed loads, it is practical to provide a series reactor for total loads. The reactor is installed at the PCC and integrated with the APF. The size can be chosen for the possible maximum power of harmonic voltage sources.A three-phase shunt APF has been proven for balanced loads. However, the system may contain significant amounts of load unbalance as in commercial buildings with non-linear single- phase computer type loads. Such loads produce large negative sequence and harmonic currents. Hence, the filter has to inject the inverse of the negative sequence current to balance the unbalanced loads. The shunt APF discussed previously has the ability to balance the asymmetrical current. This is because the CC-VSI is operated to directly control the ac grid current to follow a three-phase balanced sinusoidal reference signal without measuring and determining the negative sequence component. Once the grid currents are able to follow the reference signal, the inverter creates the inverse of the negative sequence currents automatically. At the PCC, all three currents are potentially accessible to be directly controlled by the CC-VSI.5.1 Mixed-Type Harmonic Sources And Unbalanced loadsFigures 6 and 7 show results with several non-linear loads to demonstrate the validity of the filter. In Figure 6, the shunt active power filter combined with the series reactor is able to successfully compensate the total mixed loads that produce harmonic and unbalanced currents. The grid currents become sinusoidal and in phase with the grid voltage. The magnitude is determined by the active power required by the system.Furthermore, the grid currents are symmetrical in magnitude and phase. These currents are balanced because the CC-VSI is able to generate three different currents for each phase. For each phase, the current controller is able to force the average current error, which is the difference between the reference signal and the actual current to be zero. Then, the individual phase current can follow its reference signal closely. From Figure 7, it is obvious that phase B of the inverter current is not the same as other two phases, since the single-phase load is connected between phase A and C. Hence, the inverter not only generates harmonics to eliminate the load harmonics but also provide balancing to create the symmetrical grid currents.Fig.5 3-Ph. Load currents Fig.6 3-Ph. Currents after compensationFigure 7. Three-phase output currents of the CC-VSI5.2 DC BusFigure 8 shows the simulation results of the dynamic condition of the dc-bus voltage. It can be seen that the dc-capacitor voltage is decreased when the load is increased. This is because the active power demanded by the load is higher than that supplied from the grid. The dc-bus has to provide the active power to fulfill the power balance.Figure 8. Dynamic state of dc-bus when the load is changing; upper graph: load and grid currents - phase A; lower graph: dc-bus voltageOnce the transient interval is finished, the dc-bus voltage is recovered and remains at the reference voltage – 800V (by using a PI controller), and the magnitude of the grid active currents is fixed at a designated value. At this time, the total active power demanded by the load is supplied from the grid, because the active power filter only supplies the reactive power.This same process will occur when the load is decreased. In this case, the dc-capacitor voltage will increase in a transient state. Hence, the dc bus capacitor must be sized not only to minimize the ripple but also to provide maximum expected power unbalance until the PI loop again achieves steady state. The above result shows that the amplitude of the grid currents is regulated directly by controlling the dc bus voltage, and the calculation process of the grid current amplitude can be eliminated. Figure 8 also shows that the dc-bus contains a ripple voltage at the second harmonic frequency since the system has a single-phase diode rectifier load.6. CONCLUSIONThis paper proposes the implementation of a three-phase active power filter together with a decoupling reactor in series with the load operated to directly control the ac grid current to be sinusoidal and in phase with the grid voltage. From the simulation results, this system provides unity power factor operation of non-linear loads with harmonic current sources, harmonic voltage sources, reactive, and unbalanced components.7.REFERENCES1.Power Electronics , P.C.Sen , 2000n.dwork theory and filter design, Vasudev K Atre, 1998 n.d, Wiley Eastern3.M.El-Habrouk, M.K Darwish and P.Mehta , “ Active Power Filter : A Review” ,IEEE Proc. Electric Power Appl. , Sept 20004. B.Singh, K.Al-Haddad and A.Chandra, “ A Review of Active Filter for PowerQuality Improvements” , IEEE T rans. On Industrial Electronics, Feb. 1999。

并联混合型有源电力滤波器的建模仿真

并联混合型有源电力滤波器的建模仿真严芳芳【摘要】In order to restrain the harmonic pollution, a hybrid-shunt active power filter was adopted. The simulation model of each constituent part of the hybrid-shunt active power filter is established on the MATLAB/Simulink platform. The dynamic simulation of the active power filter was performed. The results of data analysis based on frequency spectrogram illustrate that the harmonic wave has been compensated effectivelyby the method. The satisfactory simulation result was obtained. A design reference was provided for the practical application of the hybrid-shunt active power filter.%为了达到抑制谐波污染的目的,采用了并联混合型有源滤波器的方法,并在Matlab/Simulink平台针对并联混合型有源滤波器的各个组成部分建立了仿真模型,并对该APF进行了详尽的动态仿真.通过频谱图分析数据结果,说明了谐波得到有效的补偿,获得了比较满意的仿真效果,为并联混合型有源滤波器应用于实际提供了设计依据.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)002【总页数】3页(P208-210)【关键词】并联混合型有源电力滤波器;仿真模型;Matlab;频谱图【作者】严芳芳【作者单位】太原大学,山西太原030009【正文语种】中文【中图分类】TN713.8-34电网中非线性负载的大量使用导致电网谐波污染，电力谐波治理日益受到重视［1］。

基于MATLAB的有源电力滤波器仿真

基于MATLAB的有源电力滤波器仿真王周杰，常鲜戎，苏仁斌（华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，河北省保定市 071003）摘要：随着电力电子装置和非线性负载的广泛应用，电网中注入了大量的有害谐波，严重影响了电能质量。

有源电力滤波器是补偿或抵消谐波污染的重要装置。

本文首先分析了有源电力滤波器的工作原理，然后利用Matlab/Si-mulink工具箱对有源电力滤波器装置进行了建模和仿真，仿真结果表明所设计有源电力滤波器具有补偿无功、谐波、不对称电流的功能。

关键词：有源电力滤波器；APF；谐波治理；MATLAB 0 引言电网谐波从电能使用的开始就己经存在。

电网中的谐波源主要包括各种整流装置、电弧炉、交流调压装置、变流装置、家用和办公电器、照明设施和一些铁磁非线性设备等等。

由于早期的电力谐波并没有对电能使用造成危害，谐波问题未能引起人们的关注[1]。

近年来随着各种电力电子装置和非线性负载的广泛应用，谐波问题突出，严重影响电能质量。

传统的滤波方法是采用基于谐振原理的无源滤波器，但其只能消除某次设定的谐波而且容易与电网发生谐振。

有源电力滤波器(APF)是一种主动式谐波电流补偿装置，能够动态地补偿各次谐波且响应速度快，现在已经成为电网谐波消除的主要发展方向[2]。

本文主要研究三相四线制并联电压型有源电力滤波器，利用MATLAB/SIMU- LINK下的SimPowerSystems电力系统仿真工具箱搭建三相四线制并联电压型有源电力滤波器系统，仿真验证其补偿无功、谐波、不对称电流的功能。

1 APF的工作原理有源电力滤波器系统主要由两大部分组成，即指令电流检测电路和补偿电流发生电路。

指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号。

电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路。

基于MATLAB的并联型有源电力滤波器的仿真

Ｋｅｒｓ：ｃｉｅｐｗｅｌｒｈｒｏｉ；ｉｌｔｎｙｗｏｄａｔｏｒｆｔ；ａｎｃｓａｉｖｉｅｍｍｕｏ
１引言
解决电力系统谐波干扰的一个有效方法是使用有
源电力滤波器。其中有源电力滤波器（Ｐ）是应用ＡＦ
维普资讯
３８
《电气开关》２０ｏ５（０８Ｎ．）
文章编号：０４— ８Ｘ（０８００３０１０２９２０）５— ０８— ３
基于ＭＴＡＡＬＢ的并联型有源电力滤波器的仿真
黄飚（南新邵电源自局，邵湖新的核心环节，它负责控制有源电力滤波器产生预期的补偿电流。
本文简要介绍了有源电力滤波器的工作原理。文中用基于瞬时无功功率理论的、用于电网电压有畸适
：Ｉ有源电力撼坡器（ＰＡＦ）；：
变的ｉ —ｑｐｉ法¨对谐波电流进行检测，用滞环电流控
制方法控制补偿电流的产生。最后，了验证检测和为控制方法的正确性，文用ＭＡＬＢＳＭＵＩＫ下的本ＴＡ／ＩＬＮ
关键词：源电力滤波器；波；真有谐仿
中图分类号：Ｍ１Ｔ７３文献标识码：Ｂ
ＳｉｕｌｔｏｏＳｎｔＡｃｉｅＰｏｒＦｉｔｒＢａｅｏＡＴＬＡＢｍａｉｎｎｈｕｔｖｗｅｌｅｓｄｎＭ
ＨＵＡＮＧａＢｉｏ
ｗｏｋ．ｅｗｏｋｐｉｃｐｅｆｒｔｅａｔｅｐｗｅｌｒｓｓｅｉｅｒｔｃｌｔｄｅｎｎｙｅ．ｉｏｒｗｏｋ— ｏｒ — ｒＴｈｒｒｎｉｌｏｈｃｉｏｒｆｔｙｔｍｓｔｏｅｉａｌｓｕｉｄａｄａａｚｄＳｍＰｗｅｒｂｘｐｏｖｉｅｈｙｌ

并联型有源电力滤波器的谐波补偿与Matlab仿真

并联型有源电力滤波器的谐波补偿与Matlab仿真刘芳霞1，王雪丹2，3（1.山东经贸职业学院机电工程系，山东潍坊261011；2.黑龙江科技学院电气与信息工程学院，哈尔滨150027；3.中国矿业大学电气与信息工程学院，江苏徐州221008）摘要:电力电子装置应用使谐波污染严重。

解决谐波污染的重要趋势是采用有源电力滤波器。

介绍了有源电力滤波器的工作原理及分析了基于瞬时无功功率理论的i p-i q谐波检测方法，建立了Matlab/Simulink仿真模型，给出了仿真试验结果。

结果表明有源电力滤波器具有良好的补偿特性。

关键词:谐波；瞬时无功功率理论；有源电力滤波器；Matlab/Simulink中图分类号：TM131文献标识码：A文章编号：1673-2928（2009）04-0060-0420世纪70年代以来，随着电力电子技术的飞速发展，特别是功率半导体器件和变流技术的发展，大容量电力整流、换流设备等电力电子装置和非线性负载的广泛使用，电网的谐波污染问题变得日益严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断产生，谐波危害的严重性引起人们的高度关注。

目前谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)。

采用有源电力滤波器解决谐波问题，关键技术是谐波的检测和补偿电流的控制。

实时、准确地检测出电网中瞬态变化的谐波是有源电力滤波器进行精确补偿的前提。

补偿电流的控制方法是实现有源电力滤波器功能的核心环节，它负责控制有源电力滤波器产生预期的补偿电流。

1并联型有源电力滤波器（APF）的工作原理并联型有源电力滤波器是一种电力电子装置，其主电路的基本结构如图1所示。

储能元件(电感或电容)的作用是充当直流电源(电流源或电压源)，为可控开关电路进行逆变提供保证。

其基本原理是当需要补偿负载所产生的谐波电流时，检测电路检测出补偿对象负载电流i L中的谐波成分i Lh，将其反极性后作为补偿电流的指令信号，这样由补偿电流发生电路产生的补偿电流i C与负载电流中的谐波分量i Lh大小相等、方向相反，该补偿电流与电网的谐波及无功电流抵消，于是电网电流等于负载的基波电流，使电源电流成为正弦波。

有源电力滤波器的Matlab仿真

ｕｎｄｅｒｔｈｅｖｅ “ｐａｒａｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｈｓｓｈｏｗｔｈａｔｅａｃｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｃａｎｐｅｒｆｏｍｒｉｔｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｆｈｅｒｉｎｇ
文献标志码：Ａ文章编号：１００３— ６９５４（２０１３）０１ — ００８４— ０３
０引言
自２Ｏ世纪７Ｏ年代以来，由于电力电子技术及
工具箱、滤波器设计工具箱、通信工具箱等。Ｓｉｍｕ — ｌｉｎｋ是基于Ｍａｔｌａｂ的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，而且Ｓｉｍｕｌｉｎｋ还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块集合。
因此，这里拟采用利用Ｍａｔｌａｂ对有源电力滤波器进
半导体技术的飞速发展，使得各种电力电子装置在
电力系统、工业、交通及家庭中得到了越来越广泛的
应用，然而，由谐波所造成的危害也越来越严重了。由于谐波的存在，不仅会使得电能在生产、传输和利用过程中的效率降低，而且还会导致电气设备的使
ｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｏｆａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｉｆｌｔｅｒ（ＡＰＦ）ｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎＭａｔｌａｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ

MATLAB应用于并联有源混合型滤波器的仿真_王萍

收稿日期:2003-06-06 第20卷　第11期计　算　机　仿　真2003年11月文章编号:1006-9348(2003)11-0128-03MATLAB 应用于并联有源混合型滤波器的仿真王萍,宋良瑜,孙栩(天津大学,天津300072)摘要:比较了无源滤波器和有源滤波器各自优缺点,通过无源滤波器和有源滤波器的混合使用,来克服各自的缺点,达到更精确的补偿谐波效果,且减少了有源滤波器功率要求,降低了成本。

该文给出了电路的仿真模型,并使用Matl ab 对该模型进行仿真,最后得到的仿真结果同理论分析一致,取得满意效果。

关键词:谐波;有源滤波器;无源滤波器;仿真;混合型并联有源滤波器中图分类号:TP391.9 文献标识码:A1　介绍随着各种非线性负荷的广泛应用,谐波污染日益严重。

有效治理谐波污染对于电力系统和电力用户具有十分重要的意义。

传统无源滤波器由于成本较低、结构简单、运行可靠、维护方便等优点,得到了广泛应用,是目前电力系统谐波抑制和无功功率补偿的主要方法,但其体积大,滤波效果与系统运行情况密切相关,在特定情况下,无源滤波器还可能与系统发生谐振[1]。

在此基础上,并且由于电力电子技术的进步,有源电力滤波器(APF )得到了很大发展[3][4]。

APF 能够基本上克服无源滤波器的缺点,对谐波和无功功率进行动态补偿,其补偿特性不受电网阻抗的影响,是一种较好的补偿装置。

自70年代起,电力有源滤波器的应用,作为电力系统谐波抑制的一种有效手段,越来越受到重视。

按照与补偿对象的连接方式,APF 可分为串联型、并联型。

并联型APF 虽然可以较好的克服无源滤波器的上述缺点,但将其并联接入电网受它的容量的限制,大容量的APF 将导致初期投资大,运行效率低及电磁干扰大等缺点,并且影响到APF 的动态补偿性能[7][8][9]。

采用串联型APF ,虽然有源装置容量小,运行效率高,可以实现系统与谐波的隔离,有利于消除系统与PPF 的谐振,抑制“背景谐波”对滤波系统造成的危害[5],但串联型APF 不能提供系统无功补偿,由于APF串联在电路中,绝缘困难,维修也不方便[2]。

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并联型有源电力滤波器的Matlab仿真摘要：并联混合型有源电力滤波器能够很好地实现谐波抑制和无功补偿。

给出了有源电力滤波器系统结构，建立了数学模型，还给出了主电路直流侧电容电压值和交流侧电感值的选取方法，利用Matlab＼simulink＼PsB构建了仿真模型，得到了仿真结果。

关键词：有源电力滤波器；直流侧电容电压；交流测电感：Matlab／simulinkAbstract ：Shunt hybrid active power filter can commendably achieve hannonic suppression and reactive power compensation．In this paper,it shows the APF’s architecture and sets up amathematical model．And the way ofchoosing the value ofthe main circuit’s voltage ripple of DC side capacitor and the AC side inductance is proposed．MA TLAB＼Simulink＼PSB is used to build simulation model and then get the simulation results．Key words：APF；V oltage of DC side capacitor；AC side inductance；Matlab／Simulink引言：在谐波含量较高的配电网中，对无功功率补偿有着严格的要求。

目前电力系统中无功补偿大都是采用机械开关控制的电容器投切，谐波补偿大多采用无源滤波装置，负序治理的工作尚未大范围开展。

另外，无功补偿、负序电流补偿、谐波抑制是分别单独地进行的。

由于不是按统一的数学模型综合地进行治理，常出现顾此失彼的情况，且响应速度慢、经济性差、安装维护工作量大，妨碍了电网污染治理工作的顺利进行。

1.有源滤波器的发展历史有源滤波器的思想最早出现于1969年B.M.Bird和J.F.Marsh的论文中。

文中描述了通过向交流电源注入三次谐波电流以减少电源中的谐波，改善电源电流波形的新方法。

文中所述的方法认为是有源滤波器思想的诞生。

1971年日本的H.Sasaki和T.Machida完整描述了有源电力滤波器的基本原理。

1976年美国西屋电气公司的L.Gyugyi和E.C.Strycula提出了采用脉冲宽度调制控制的有源电力滤波器，确定了主电路的基本拓扑结构和控制方法，从原理上阐明了有源电力滤波器是一理想的谐波电流发生器，并讨论了实现方法和相应的控制原理，奠定了有源电力滤波器的基础。

然而，在20世纪70年代由于缺少大功率可关断器件，有源电力滤波器除了少数的实验室研究外，几乎没有任何进展。

进入20世纪80年代以来，新型半导体器件的出现，PWM技术的发展，尤其是1983年日本的H.Akagi等人提出了“三相电路瞬时无功功率理论”，以该理论为基础的谐波和无功电流检测方法在三相有源电力滤波器中得到了成功的应用，极大促进了有源电力滤波器的发展。

与无源滤波器相比，有源滤波器是一种主动型的补偿装置，具有较好的动态性能。

有源电力滤波器是近年来电力电子领域的热门话题。

目前，有源滤波技术已在日本、美国等少数工业发达国家得到应用，有工业装置投入运行，其装置容量最高可达60MV.A；国内对有源电力滤波器的研究尚处于起步阶段。

2、APF的基本工作原理有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置。

它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，并可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。

有源电力滤波器的工作原理是，检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功电流相抵消，最终得到所期望的电源电流。

（图1）并联型有源电力滤波器相当于一个受控电流源，通过和谐波源并联接入电网注入补偿电流，从而达到抵消电流谐波的目的。

并联型有源电力滤波器主要适用于电流源型感性负载的谐波补偿，技术上已相当成熟，工业上已投入使用的有源电力滤波器多采用此方案。

与串联型有源电力滤波器相比并联型有源电力滤波器通过耦合变压器并入系统，不会对系统运行造成影响，具有投切方便灵活以及各种保护简单的优点。

但是当单独使用并联型有源电力滤波器来滤除谐波时，有源电力滤波器容量要求很大，这样会带来一系列的问题，如工程造价高、电磁干扰、结构复杂以及高的功率损耗等。

3、APF的谐波检测方法在电能质量调节器的工作过程中，检测是一个关键环节。

只有准确无误地检测出电压或电流中的畸变量，才能得到准确的参考电压值。

常见的检测算法有以下几种：低通滤波器提取基波分量法、基于Fryze 时域分析的有功电流分离法、基于频域分析的FFT 法、自适应检测法等。

基于瞬时无功功率理论的瞬时空间矢量法是目前应用最广的一种检测方法，经过不断改进，它包括p -q 法、Ip-Iq 法，以及d -q 法。

其中，p-q 法适用于电网电压对称且无畸变情况下谐波电流的检测；基于瞬时无功功率理论的ip-iq 法不仅适用于三相不对称公用电网, 而且对电网电压畸变也有效，具有较好的实时性, 在三相电路中得到了广泛的应用。

本文选用ip-iq 法对系统的谐波和无功电流进行检测。

3.1、pi 、q i运算方式该方法的原理如下图所示。

图中sin cos cos sin tt C t t ωωωω-⎡⎤=⎢⎥--⎣⎦，2332TC C =i i i（图2） pi 、q i运算方式的原理图该方法中，需要用到与a 相电网电压ae 同相位的正弦信号sin()wt 和对应的余弦信号cos()wt -，他们由一个锁相环(PLL)和一个正、余弦信号发生电路得到。

据定义可以计算出pi 、q i，经LPF 滤波得出pi 、q i的直流分量pi 、qi 。

这里pi 、qi 是由afi 、bfi 、cfi 产生的，因此由pi 、qi 即可计算出afi 、bfi 、cfi 。

当要同时检测出被补偿对象中谐波和无功电流，只需要断开图2中计算q i的通道即可。

这时，由pi 即可计算被检测电流a i 、b i 、c i的基波分量apfi 、bpf i、cpfi ，进而计算出a i 、b i、ci 的谐波分量和基波无功分量之和。

3.2、指令电流发生模块指令电流发生模块如图2所示。

在该模块中完成谐波和无功电流的提取。

模块输入量分别为:单相电源电压信号和三相负载电流信号。

其中,电压信号经过锁向环后得到t ωsin 和t ωcos 信号，它与电流信号分别经abc/ipiq 变换和低通滤波器LPF(Lower Pass Filter)进行信号处理后,再作ipiq/abc 逆变换,得到基波有功电流。

基波有功电流与负载电流相减,便可得到期望补偿电流,即输出指令电流。

仿真模型如图所示。

（图3） 4、 APF 补偿电流控制方法目前，APF 常用的控制方法是各种PWM （脉宽调制）控制方法，最主要的方式为滞环比较法和三角波比较法。

图3为采用滞环控制获得开关决策的方法。

测量与计算滞环控制逆变器udu ci *ci Li si ci -（图4）滞环电流控制方法(Hysteresis Current Control, HCC)是目前应用非常广泛的一种非线性闭环电流控制方法。

它利用滞环比较器形成一个以0为中心、H 和一H 为上下限的滞环或死区，通过把补偿电流和指令电流的差值控制到规定的滞环宽度(误差限)范围之内，来控制逆变器的开关动作。

滞环控制方式有如下特点： (1) 硬件电路简单；(2) 属实时控制方式，电流响应快；(3) 不需载波，输出电压中不含特定频率的谐波分量； (4) 若滞环的宽度固定，则电流跟随误差的范围固定，但电力半导体器件的开关频率是变化的。

滞环比较控制方式中，滞环比较器的滞环宽度(记作H )对补偿电流的跟随性能有较大的影响，当H 较大时，开关通断的频率较低，故对电力半导体器件的要求不高，但跟随误差较大，补偿电流中高次谐波较大。

反之，当H 较小时，虽然跟随误差较小，但开关频率较高。

在采用滞环比较器的瞬时值比较方式中，滞环的宽度通常是固定的，因此导致主电路中电力半导体器件的开关频率是变化的。

尤其是c i 的变化范围较大时，首先，在c i较小的时候，固定的滞环宽度可能使补偿电流的相对跟随误差过大；其次，在c i较大的时候，固定的滞环宽度又可能使器件的开关频率过高，甚至可能超出器件允许的最高工作频率而导致器件损坏。

4.1、补偿电流控制模块补偿电流控制模块如图5所示。

该模块输入量为指令电流iah*，ibh*，ich*,逆变器输出电流iah,ibh,ich 。

该模块输出PWM 脉冲触发有源电力滤波器的逆变主电路，使逆变主电路产生的补偿电流能够跟踪指令电流，从而达到抑制谐波电流的目的。

(图5）除了上述主要的仿真模块外,另外还要有有源电力滤波器的逆变主电路、三相电感L 和直流侧电压,共同使用,便可得到整个有源电力滤波系统仿真模型。

（图6）4.2、参数选取（1）直流侧电压的选取要使补偿电流能准确跟踪指令电流信号，必须使主电路直流侧电容电压大于供电系统电源接入点相电压峰值的3倍，且此电压越大，补偿电流的跟踪的效果越好，但同时对电容的耐压水平的要求更高。

（2）直流侧电容的选取当主电路直流侧电容选取过小时，会使主电路直流侧电压波动过大，影响有源电力滤波器的补偿效果；而取值过大时，又会使主电路直流侧电压的动态相应变慢，电容成本过高，体积庞大。

（3）交流侧电感的选取它直接影响电感的跟踪性能及补偿电流的纹路大小。

电感取值多小时，补偿电流出现较多毛刺；当电感取值过大时，则有源电力滤波器补偿的动态性能变差，补偿电流只能跟踪指令电流中频率较高的谐波分量，而对高频分量无法跟踪。

5、仿真结果图7和图8分别为并联型有源电力滤波器在投入前后的三相电流波形，谐波率分别为24.72%和2.60%。

从图中可以看出, 投入APF后,有效的滤除了电网中的谐波电流。

（图7）（图8）（图9）6、结论本文所设计的有源电力滤波器可以有效抑制电力电子装置所产生的谐波,具有较好的补偿特性, 在一些谐波成分复杂、多变的场合更具有优势。

可以为有源电力滤波器实际的研制工作提供参考和依据,具有重要的指导意义。

参考文献[1]黄飚.基于MATLAB的并联型有源电力滤波器的仿真[2] 缑新科，牟英，汪昶江，郑伟.并联混合型有源电力滤波器仿真分析[3] 王亮，赵玲.电力有源滤波器的Matlab仿真[4]有源电力滤波器的基本原理和分类上海以华电气技术。